• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.51-52
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• 2000

생물공정의 운전에 있어서 적절한 공정변수가 부족한 경우가 많다. 이것은 멸균과정을 견딜 수 있는 신뢰성 높은 센서가 부족하기 때문이다[1]. 생물공정에 주로 사용되는 센서로서는 온도, pH, D.O., rpm, viscosoty 등이 있으나 이 센서들은 배양액의 물리적 혹은 화학적 상태를 측정할 수 있는 경우가 대부분이다[2]. 미생물의 대사활동과 관련이 있는 공정 변수로는 배출가스의 성분을 측정하여 얻을 수 있는 Oxygen uptake rate, Carbon dioxide evolution rate 및 Respiratory quotient가 있으며 현재 생물공정의 운전에 사용되고 있다[3]. 그러나 반복적인 센서의 보정과 연결관의 잦은 청소 및 보수를 필요로 하여 제한적으로 사용되고있는 실정이다. 자동화된 습식분석장치, Gas chromatograph, High Performace Liquid Chromatograph 혹은 Mass spectrophtometry 등을 온라인 샘플 처리장치와 연결하여 발효조의 배양액의 성분을 온라인으로 분석하고 공정의 운전에 응용하는 사례가 많이 발표되었다[4-6]. 고가의 장비 및 운전의 번거러움이나 추가적인 인력이 필요하므로 역시 특별한 경우에만 사용되고 있다. 이외에도 여러 종류의 온라인 센서 및 바이오 센서등이 개발되어 사용되고 있으나 역시 그 사용범위는 특수한 영역에 한정되어있다. 이와 같이 새로운 센서를 개발하여 공정변수를 측정하려는 시도중의 하나가 소프트웨어 센서의 개발이다. 이 것은 공정상에서 발생하는 1차 공정변수를 이용하여 배양액의 상태 혹은 2차적인 공정 변수를 추측해내는 것이다. 대부분의 경우 기존의 공정 변수를 사용하므로 추가적인 비용이 들지 않고 소프트웨어의 형태로 구현되므로 센서의 보정과 설치 및 유지관리의 노력이 매우 적은 장점이 있다. 본 연구에서는 생물공정에서 자동제어 과정에서 발생하는 여러 가지 공정상의 제어 신호로부터 새로운 공정 변수를 얻어내고자 시도하였다. 대부분의 생물공정에서는 pH의 자동제어가 필수적인데 자동제어 과정에서 발생하는 pH 제어 신호 및 pH의 변화 응답신호를 이용하여 배지의 완충용량의 변화와 알칼리의 소비속도를 온라인으로 측정할 수 있었다. 여기에 인공지능망을 설계하여 균체의 량을 온라인으로 추정하는 방법을 개발하였다 [7].산업용 발효조의 운전 온도는 주로 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 항상 일정하게 조절된다. 따라서 냉각수의 냉각량을 측정하면 미생물의 배양시 발생하는 대사열량을 측정할 수 있게 된다. 본 연구에서는 실험실의 발효조를 냉각수의 단속적인 공급에 의하여 자동온도 조절이 되도록 개조하고 여기에 냉각수의 유출입 지점에 온도센서를 부착하여 냉각수의 온도를 측정하고 냉각수의 공급량과 대기의 온도 등을 측정하여 대사열의 발생을 추정할 수 있었다. 동시에 이를 이용하여 유가배양시 기질을 공급하는 공정변수로 사용하였다 [8]. 생물학적인 폐수처리장치인 활성 슬러지법에서 미생물의 활성을 측정하는 방법은 아직 그다지 개발되어있지 않다. 본 연구에서는 슬러지의 주 구성원이 미생물인 점에 착안하여 침전시 슬러지층과 상등액의 온도차를 측정하여 대사열량의 발생량을 측정하고 슬러지의 활성을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다.

• 한국화재조사학회학술대회
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• 한국화재조사학회 2011년도 제20회 추계학술대회
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• pp.147-171
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• 2010

도장작업은 기계 기구, 금속, 자동차, 전기 전자, 선박, 가구제조업 등 각종 사업장에서 많이 취급되고 있는 작업으로서 취급물질이 대부분 합성수지 유기용매 등 인화성 또는 가연성 액체이거나 가연성 분체로서 용매 또는 분진으로 인한 폭발 화재의 위험성이 아주 높은 실정이다. 보통 4류 위험물의 유증기는 공기보다 무겁다 라는 생각으로 발생된 모든 유증기는 위험물 인근에 체류할 것이라는 생각을 하지만 상온에서 증발한 유증기 대부분은 인근의 대기와의 밀도차에 의해 주변으로 흩어지거나 연소하고 중량(重量)의 유증기만이 남아 화재조사에서 중요한 단서로 역할을 한다. 대부분분의 페인트 제품이 가열과 동시에 끊기 시작해서 비등점 측정이 어려웠고 발화점이 비슷한 다른 페인트에 비해 중량(重量)유증기 발생이 단시간 동안 낮은 온도에서 많이 발생한 것은 페인트의 안료가 유증기 발생을 방해해서 시너의 유증기 발생량과 동일한 양의 페인트 유증기 발생시간이 더 걸린 것 같다. 대부분의 유증기는 집진시설을 통해 A/C타워의 활성탄에 흡착되어 제거된다. 하지만 슬러지에 남아있는 희석제는 A/C타워를 정지하고 집진시설등의 배관에 있는 슬러지 청소 과정에서 주위 열원에 의해 많은 유증기를 발생하여 화재의 위험성이 존재함으로 작업자의 각별한 주의가 필요하다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권8호
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• pp.578-582
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• 2011

호기성 소화를 통해 안정화된 유기성 슬러지는 질소 비료로서 활용될 수 있는 잠재력이 있다. 본 연구에서는 식품공장 폐수 처리장에서 발생한 슬러지를 호기성 소화한 후, 소화액의 비효효과를 오이 생장을 통해 평가하였다. 공기 공급량을 200 mL/L/min까지 증가시킬 경우, 질산화와 비효효과가 향상됨을 확인하였다. 또한 일반 비료에 비해 슬러지 내 함유량이 부족한 칼륨 등을 보충하기 위해 음식물 쓰레기의 일종인 계란 껍질 가루를 시비 시 함께 투여하여, 식물 생장이 향상됨을 확인하였다. 본 논문에서 제시하는 적정 공기 공급량과 저가의 첨가제 투여는 슬러지 액비의 품질을 보장하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권8호
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• pp.561-569
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• 2014

본 연구는 인제거를 위한 하수처리시설에서 발생하는 약품 잉여슬러지의 혐기성소화 특성을 조사하기 위한 것이다. 잉여슬러지의 최종생분해도 값은 Biogas발생량을 기준으로 약 31%, PACl 슬러지는 24%이며, Alum 슬러지는 26%이었다. 20일 동안 잉여슬러지는 $S_1$이 75%로써 $k_1$ ($0.1129day^{-1}$)의 속도로 분해되었으며, PACl 슬러지는 $k_1$ ($0.0998day^{-1}$)의 속도로 $S_1$인 74%의 BVS를 분해시켰고, Alum 슬러지는 $S_1$이 76%로써 $k_1$ ($0.1091day^{-1}$)의 속도로 분해되었다. SCFMR 반응조 운전시 모든 슬러지는 pH 6.7~7.0을, Alkalinity는 1,800~2,200 mg/L 범위로 차이가 미미하며 유사한 값을 유지하였다. HRT 20일에서 PACl 슬러지와 Alum 슬러지 Biogas 발생량은 각각 0.089, 0.091 v/v-d로 Control 0.124 v/v-d에 비해 낮은 27~28%이었다. 운전 전반에 걸처 메탄의 함량은 세 반응조 모두 70~76%로 PACl과 Alum을 주입함에 따른 영향은 없는 것으로 판단된다. PACl과 Alum을 주입한 슬러지의 TVS 제거효율은 HRT 20일에서 각각 평균 19.6%, 19.9%로 Control (23.8%)에 비해 약 4% 가량 작은 값을 나타내었으며, BVS 제거효율은 HRT 20일 조건에서 Control 반응조의 경우 평균 34.5%, PACl과 Alum 슬러지는 각각 평균 25.8%, 26.9%로 나타내어 PACl과 Alum 슬러지가 Control 보다 약 8% 낮은 제거효율을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권8호
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• pp.768-774
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• 2008

하수슬러지 고화물이 매립지에 미치는 영향을 평가하기 위하여 모형매립조 실험을 수행하였다. 모형매립조는 총 3기를 제작하였으며, 충전물질은 퇴비와 사료, 모래를 각각 10 : 10 : 80으로 혼합하여 충전하였고, 복토재는 개발한 중성계 고화제로 하수 슬러지를 고화한 G고화물(LR1), 알칼리성 고화재로 고화한 A고화물(LR2), 마사토(LR3)로 하였다. 이를 30 $\pm$ 2$^{\circ}C$의 항온실에서 약450일 동안 운전한 결과 누적발생가스발생량과 VS성분에 따른 가스발생량, CO$_2$와 CH$_4$의 누적발생량은 LR2 > LR1 > LR3순 나타났다. 그리고 LR1, LR2, LR3의 COD$_{Cr}$변화를 살펴본 결과 LR1의 COD$_{Cr}$농도는 LR3와 같이 지속적으로 감소하는 것으로 나타나 G고화물은 침출수의 COD$_{Cr}$에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. LR2는 250일경 재슬러리화되어 COD$_{Cr}$농도가 증가하고 있다. 그리고 T-N, T-P농도에 있어서도 LR3의 농도가 높은 것으로 보아, 하수슬러지고화물 복토에 의한 침출수의 T-N, T-P에는 영향이 미미한 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1186-1192
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• 2005

간헐폭기시스템에 혐기성 아키아 주입에 따른 질소제거율 변화와 슬러지 발생량변화 및 박테리아의 상관관계를 관찰하기 위해, 표준활성슬러지 공정과 아키아를 주입한 간헐폭기공정과 주입하지 않은 공정을 비교하며 운전하였다. 회분식 실험결과 혐기성 아키아 배양액을 간헐폭기조에 주입한 경우에 유기오염물질 분해율이 향상되었으며, 질산화와 탈질반응 속도가 증가하였다. 특히 표준활성슬러지 공정이나 일반 간헐폭기 시스템에 비해 슬러지 발생량이 매우 낮게 유지되었는데, 이는 혐기성 아키아가 주입됨에 따른 슬러지 생산량이 감소되었기 때문으로 판단된다. 또한, 폭기조에서 용존산소농도를 조절함으로써 혐기성 아키아와 활성슬러지의 공생관계에 따른 효율향상을 간접적으로 확인할 수 있었고 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조에서 비산소소비속도(SOUR)는 $2.9\;mg-O_2/(g-VSS{\cdot}min)$이었으며 비산소소비속도와 질산화 속도는 아키아 배양액을 주입하지 않은 반응조보다 높은 것으로 나타났다. 2) 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조, 주입하지 않은 간헐폭기조와 표준활성슬러지 공정에서의 유기물질($TCOD_{Cr}$)의 제거효율은 각각 93%, 90%와 87%이었다. 3) 각각의 반응조에서 모두 질산화 효율은 높았으나, 탈질속도는 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조에서 비교적 매우 높았다. 아키아 배양액을 주입한 간헐폭기조, 주입하지 않은 간헐폭기조와 표준활성슬러지 공정에서 질소제거효율은 각각 75%, 63%와 33%이었다.

• 유기물자원화
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• 제11권4호
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• pp.66-78
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• 2003

갓 발생한 하수슬러지를 전처리 없이 줄지렁이에게 급이할 경우 하수슬러지 발생지역과 무관하게 슬러지 급이 32일~45일 경과후 지렁이 개체군의 치사현상이 일어났다. 하수슬러지내 중금속, 고분자 유기응집제(폴리아크릴 아마이드) 또는 미생물 생체가 직접적인 독성 물질로 작용하지는 않는 것으로 나타났다. 하수슬러지를 수분률 65%가 되도록 제지슬러지와 혼합하여 21일 이상 부숙시킨 먹이에서는 지렁이 개체군에 대한 생태독성 현상이 유발되지 않았으며 하수슬러지에 인분케익을 혼합하여 부숙시킨 먹이를 공급한 경우보다 지렁이의 폐기물 처리속도와 지렁이 생체량 증가율이 높았다.

• 유기물자원화
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• 제19권3호
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• pp.35-43
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• 2011

본 연구에서는 하수슬러지를 전처리 과정을 통해 가용화한 후 혐기성 생물학적 분해를 실시하였다. 산 또는 알칼리 조건과 초음파처리를 복합적으로 적용하여 전처리 후 슬러지의 가용화율을 비교하였으며 알칼리 조건에서 초음파처리를 병행하였을 때 최대 가용화율을 얻을 수 있었다. 가용화된 슬러지의 생물학적 유용성은 복합전처리를 실시한 경우 빠른 생물학적 분해와 더불어 총 가스 발생량은 10배 이상 증가하였으며 가용화된 슬러지에서 바이오가스 생산 가능성을 확인 하였다. 전처리를 실시한 슬러지를 이용하여 생물학적 분해를 실시하였을 때 약 50%정도 높은 수소생성율의 지표가 되는 B/A비를 확인할 수 있었으나 수소생성에 저해가 되는 lactic acid와 propionic acid가 검출되는 것으로 보아 후속연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제10권4호
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• pp.65-74
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• 2002

본 연구는 하수처리장에서 발생되는 슬러지를 열분해공정에 대한 운전특성을 연구하였다. 운전조건의 중요한 변수로는 열분해시간, 건조와 열분해 공정의 시간비율, 슬러지 함수율, 슬러지 고형물량(TS비율), 열분해 온도조건의 영향을 조사하였다. 슬러지 열분해 단계의 반응속도는 1차 반응으로 나타났다. 이 반응식은 슬러지 열분해반응의 메카니즘의 기초가 된다. 열분해 온도증가에 따라서 생산물은 오일 및 타르 변화가 일어났고, 열분해 가스화에 의해서 생산된 생성물의 조성도 변화가 일어났다. 열분해 온도변화에 따라서 주요 부산물인 가스와 탄소성분은 다르게 분포되어졌다. 생성가스 구성성분은 대부분이 $CH_4$, $C_2H_4$, $C_3H_8$, $C_4H_{10}$, toluene, $C_6H_6$, $SO_2$, CO와 타르로 구성되었다. 열분해 온도 $670^{\circ}C$의 조건에서는 $C_1-C_4$탄소계열의 가스 생성이 증가되어졌고, $600^{\circ}C$의 열분해 조건에서는 $C_1-C_4$탄소계열의 가스생성량은 감소하는 반면 톨루엔과 벤젠 성분을 가진 오일류 생성이 증가되었다. 특히 고형물의 산물인 타르는 $670^{\circ}C$일 때 슬러지 1t당 134kg으로 낮게 발생된 반면, 열분해온도가 $600^{\circ}C$일 때 134kg/t으로 생성량이 감소되었다. 타르는 분석결과 대부분이 탄소성분이었고, 슬러지의 열분해에서 가스로 생성되는 과정은 온도가 높은 경우 효과적임이 밝혀졌다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.35-43
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• 2016

하수처리장에서 배출되는 잉여슬러지 감량율을 증가시키기 위해 사용된 전처리 가용화시설에서, 가용화율에 따른 COD 성상변화를 살펴보았다. 대상하수처리장의 농축 잉여슬러지에 포함되어 있는 난분해성 COD는 총 COD의 37.0 % 이었다. 전처리 가용화시설에서 배출되는 잉여슬러지의 COD 세부성상 변화를 살펴보면 가용화율(5%, 10%, 20%, 30%, 35%)의 증가에 따라 고형성 생분해성 COD는 점차적인 감소를 보이고 있으며 이로 인한 용존성 생분해성 COD와 고형성 난분해성 COD가 증가하는 것을 볼 수 있었다. 잉여슬러지를 가용화하기 위하여 물리적 전처리시설을 적용할 때 생물학적 2차처리시설의 SRT가 상대적으로 길게 운영되면 잉여슬러지의 고형성 난분해성 COD의 함유율이 높고 상대적으로 고형성 생분해성 COD 농도가 낮게 된다. 고형성 생분해성 COD가 상대적으로 낮은 잉여슬러지의 경우 전처리 시설에 의한 가용화의 효과가 당초 예상보다 낮아질 수 있으므로, 가용화하여 혐기성 소화 할 경우 잉여슬러지에 대한 COD 성상 조사가 요구된다. 가용화율 5%에서 혐기성소화조에서의 COD 제거율은 2.1% 증가하였고, 가용화율 35%에서는 COD 제거율이 15.1% 증가 되었다. 전처리 시설에서 잉여슬러지 고형성 COD를 35% 가용화하였을 때 혐기성소화조에서의 COD 제거율은 25%에서 40%로 향상되었고 메탄가스발생량은 $607m^3$/일에서 $907m^3$/일으로 증가하는 것으로 나타났다.